JP4531489B2 - Charger and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この本発明は、感光体や中間転写体等の画像担持体の帯電状態をコロナ放電手段により制御する帯電器及び該帯電器を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a charger for controlling a charged state of an image carrier such as a photosensitive member or an intermediate transfer member by a corona discharge means, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile using the charger.
帯電させた感光体を露光及び現像することによりトナー像を形成する電子写真方式の画像形成装置では、形成される画像を高画質にするために感光体を均一に帯電させることが重要である。感光体を帯電させる方式には、感光体に接触して帯電させる方式の他、接触せずに帯電させる方式がある。感光体に接触せずに帯電させる帯電器は、例えば、感光体と一定の間隙を設けて配置した放電ワイヤからコロナ放電を発生させる。広がりをもって被帯電面を帯電させるコロナ放電を用いれば、感光体を一様に帯電して高精細かつ高画質の画像を形成できる一方、オゾンや窒素酸化物(NOx)等の副物質が生成される。 In an electrophotographic image forming apparatus that forms a toner image by exposing and developing a charged photoreceptor, it is important to uniformly charge the photoreceptor in order to obtain a high quality image. As a method of charging the photosensitive member, there is a method of charging without contacting, in addition to a method of charging by contacting the photosensitive member. For example, a charger for charging without contacting the photoconductor generates corona discharge from a discharge wire arranged with a certain gap from the photoconductor. By using corona discharge that charges the surface to be charged with spread, the photoconductor can be uniformly charged to form high-definition and high-quality images, while sub-substances such as ozone and nitrogen oxide (NOx) are generated. The
放電により発生するオゾンは、感光体の表面を酸化させたり他の部品を劣化させるため、形成する画像の品質を損なわせる。NOxは水分と反応して硝酸を生成し、さらに金属と反応して金属硝酸塩を生成する。硝酸や金属硝酸塩は低湿環境下では高抵抗であるため、放電ワイヤに付着すると、放電を不安定にして感光体の帯電ムラを引き起こし、画像品質を劣化させる。 The ozone generated by the discharge oxidizes the surface of the photoreceptor and deteriorates other parts, so that the quality of the image to be formed is impaired. NOx reacts with moisture to produce nitric acid, and further reacts with metal to produce metal nitrate. Since nitric acid and metal nitrate have high resistance in a low-humidity environment, if they adhere to the discharge wire, the discharge becomes unstable, causing uneven charging of the photoconductor and degrading the image quality.
特許文献1には、放電ワイヤの後方で、放電ワイヤの長手方向に沿って開口し、開口部に開閉可能なカバー体と、オゾン吸引用孔部とを設けた放電手段を備え、放電手段内のオゾンガスのみが吸引される程度の気流を生じ、感光体上の残留トナーの吸い上げを行うことなく、放電手段内からのオゾンガスの排出を可能とすることにより、オゾンガスによる感光体の劣化を防止できる画像形成装置が提案されている。 Patent Document 1 includes a discharge means provided along the longitudinal direction of the discharge wire behind the discharge wire and provided with a cover body that can be opened and closed at the opening, and an ozone suction hole. By generating an air current that is sufficient to suck only the ozone gas, it is possible to discharge the ozone gas from the discharge means without sucking up the residual toner on the photoconductor, thereby preventing the photoconductor from being deteriorated by the ozone gas. An image forming apparatus has been proposed.
特許文献2には、帯電ワイヤ放電の表面にセラミックス膜を形成して、帯電ワイヤ電極への微粒子の付着を防止するとともに帯電ワイヤ電極の消耗を防止することにより、帯電ムラを防止する画像形成装置が提案されている。
特許文献3には、コロナ帯電器のシールドケースを加熱してシールドケースの水分を除去することにより、シールドケースに付着した電解質の影響で抵抗が変化して帯電ムラを生ずることを防止する画像形成装置が提案されている。
特許文献4には、帯電電極の覆い部材に設けた加熱手段により、覆い部材または覆い部材周辺の大気を加熱して帯電装置の放電空間部分の湿度を低減することにより、帯電装置に印加する電圧の低減、オゾン発生量の低減、外部湿度条件に影響のない均一で安定した放電を得る画像形成装置が提案されている。
特許文献5には、放電ワイヤを加熱手段で400℃から300℃に加熱することにより、オゾンやNOxを発生源に近い場所で加熱分解するコロナ放電装置が提案されている。特許文献5では、放電ワイヤ表面と周囲との湿度勾配により対流を発生させて放電生成物の滞留を防止できるとともに、放電ワイヤの表面を高温度にして清浄に維持することで安定した放電を維持できる。 Patent Document 5 proposes a corona discharge device that heats and decomposes ozone and NOx at a location close to the generation source by heating the discharge wire from 400 ° C. to 300 ° C. with a heating means. In Patent Document 5, convection is generated by a humidity gradient between the surface of the discharge wire and the surroundings to prevent stagnation of discharge products, and stable discharge is maintained by maintaining the surface of the discharge wire at a high temperature and keeping it clean. it can.
しかしながら、特許文献5のように放電ワイヤの温度が400℃から300℃程度であるとNOxを充分に分解できないため、より高温にすることが望ましい。放電ワイヤを高温にする場合、放電ワイヤの温度分布が不均一であると、放電ワイヤの一部しか放電生成物の分解に寄与しなかったり、全体を一定温度以上にするために多量の電流を流す必要が生じる。放電ワイヤの電流密度が過大になると、エレクトロマイグレーションにより放電ワイヤの表面が変形したり放電ワイヤが断線する However, as disclosed in Patent Document 5, if the temperature of the discharge wire is about 400 ° C. to 300 ° C., NOx cannot be decomposed sufficiently. When the temperature of the discharge wire is high, if the temperature distribution of the discharge wire is not uniform, only a part of the discharge wire contributes to the decomposition of the discharge products, or a large amount of current is used to keep the whole temperature above a certain temperature. Need to flow. When the current density of the discharge wire becomes excessive, the surface of the discharge wire is deformed or the discharge wire is disconnected due to electromigration.
さらに、放電ワイヤを高温にすると熱膨張によりたるみ、感光体との距離が変化して放電特性が変化する。熱膨張による放電ワイヤのたるみを吸収するため、スプリング等の弾性部材で高温度の放電ワイヤに張力を加えながら張架すると、放電ワイヤが変形して断線しやすく、また、極細線のワイヤに張力を負荷なく張架することはばらつきの管理において困難であり、弾性部材から熱が放散して放電ワイヤの温度分布が不均一となる。
本発明は、放電ワイヤを均一な温度分布に維持しながら安定して放電できる帯電器及び該帯電器を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a charger capable of stably discharging a discharge wire while maintaining a uniform temperature distribution, and an image forming apparatus including the charger.
この発明の帯電器は、支持部材と放電ワイヤと放電電源と加熱手段とを備える。支持部材は、放電ワイヤを被帯電体に近接して張架し、放電電源は、放電ワイヤと被帯電体との間に電圧を印加し、放電ワイヤは、被帯電体との間で放電を起こす。加熱手段は、加熱ワイヤと該加熱ワイヤに電流を流して発熱させる加熱電源とを備え、加熱ワイヤは、放電ワイヤの支持部材に比較的近い領域に近接して発熱する加熱部と放電ワイヤの支持部材から比較的遠い領域に近接して発熱する加熱部を有し、放電ワイヤの支持部材に比較的近い領域を放電ワイヤの支持部材から比較的遠い領域より高い温度で加熱する。前記加熱ワイヤは、放電ワイヤの支持部材に比較的近い領域に近接して発熱す加熱部の抵抗値を、支持部材から比較的遠い領域に近接して発熱する加熱部の抵抗値より大きくなるように形成されていると良い。 The charger of the present invention includes a support member, a discharge wire, a discharge power source, and a heating unit. The support member stretches the discharge wire close to the member to be charged, the discharge power source applies a voltage between the discharge wire and the member to be charged, and the discharge wire discharges between the member to be charged. Wake up. The heating means includes a heating wire and a heating power source that generates heat by passing an electric current through the heating wire, and the heating wire supports the heating unit and the discharge wire that generate heat in a region relatively close to the discharge wire support member. A heating unit that generates heat near a region relatively far from the member is heated , and a region relatively close to the support member of the discharge wire is heated at a higher temperature than a region relatively far from the support member of the discharge wire. The heating wire has a resistance value of a heating part that generates heat close to a region relatively close to the support member of the discharge wire to be larger than a resistance value of a heating unit that generates heat close to a region relatively far from the support member. It is good to be formed.
放電ワイヤに電流を流して発熱させる放電ワイヤ加熱電源を備え、放電ワイヤは、支持部材の近傍に螺旋形状を有する領域と、支持部材から比較的遠い直線形状の領域とを有するとよい。 It is preferable that a discharge wire heating power source for generating heat by supplying a current to the discharge wire is provided, and the discharge wire has an area having a spiral shape in the vicinity of the support member and a linear area relatively far from the support member.
加熱ワイヤは、放電ワイヤの支持部材に比較的近い領域に近接して発熱する加熱部及び放電ワイヤの支持部材から比較的遠い領域に近接して発熱する加熱部の表面を、放電により生成される物質を分解する触媒材料層で被覆されているとよい。放電ワイヤの表面を、放電により生成される物質を分解する触媒材料層で被覆されているとよい。放電ワイヤを覆うシールドケースの内面を、放電により生成される物質を分解する触媒材料層で被覆するとよい。 Heating wire, the surface of the heating unit that generates heat in proximity to a relatively distant area from the support member of the heating unit and the discharge wire generates heat in proximity to the relatively close region to the support member of the discharge wire is generated by the discharge It is good to coat | cover with the catalyst material layer which decomposes | disassembles a substance. The surface of the discharge wire may be covered with a catalyst material layer that decomposes a substance generated by the discharge. The inner surface of the shield case that covers the discharge wire may be covered with a catalyst material layer that decomposes a substance generated by the discharge.
この発明の画像形成装置は上記いずれかの帯電器を備える。 The image forming apparatus of the present invention includes any one of the above chargers .
請求項1の発明によれば、支持部材を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤの両端部を中央部より加熱しやすくして放電ワイヤ全体の温度分布を均一にして放電電圧を安定化するとともに、放電電圧を下げることができる。 According to the first aspect of the present invention, both ends of the discharge wire, in which heat is likely to diffuse through the support member, can be easily heated from the central portion, the temperature distribution of the entire discharge wire is made uniform, and the discharge voltage is stabilized. The voltage can be lowered.
請求項2の発明によれば、さらに、支持部材を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤの両端部を中央部より加熱しやすくして放電ワイヤ全体の温度分布を均一にして放電電圧を安定化するとともに、放電電圧を下げることができる。 According to the second aspect of the present invention, furthermore, both ends of the discharge wire, in which heat is easily diffused through the support member, can be easily heated from the central portion, the temperature distribution of the entire discharge wire is made uniform, and the discharge voltage is stabilized. The discharge voltage can be lowered.
請求項3の発明によれば、放電ワイヤの電流による劣化を防止して放電特性を長期間安定化できるとともに、放電ワイヤが熱膨張及び熱収縮する場合に直線形状の領域と直交する方向への変位を少なくして放電ワイヤと被帯電体との距離を維持して放電特性を維持でき、高温になった放電ワイヤの熱膨張及び熱収縮を螺旋形状の領域で吸収することにより、放電ワイヤの高温で脆弱となった部分へ機械的ストレスが加わることを防止して断線を防止できる。 According to the third aspect of the present invention, the discharge wire can be prevented from being deteriorated due to current, and the discharge characteristics can be stabilized for a long time. Further, when the discharge wire thermally expands and contracts, the discharge wire moves in a direction orthogonal to the linear region. The discharge characteristics can be maintained by reducing the displacement and maintaining the distance between the discharge wire and the object to be charged, and by absorbing the thermal expansion and contraction of the discharge wire that has become high temperature in the spiral region, It is possible to prevent disconnection by preventing mechanical stress from being applied to a portion that becomes brittle at high temperatures.
請求項4の発明によれば、放電により生成される物質を発生源近くで分解して拡散を防止できるとともに、2次生成物質の発生を防止できる。請求項5の発明によれば、放電により生成される物質を発生源近くで分解して拡散を防止できるとともに、2次生成物質の発生を防止できる。請求項6の発明によれば、放電により生成される物質を発生源近くで分解して拡散を防止できるとともに、2次生成物質の発生を防止できる。
According to invention of
請求項7の発明によれば、放電ワイヤを均一な温度分布にして低い放電電圧で安定した放電を行いながら画像を形成することができる。
According to the seventh aspect of the invention, it is possible to form an image while performing stable discharge at a low discharge voltage with a uniform temperature distribution on the discharge wire .
第1の実施形態の画像形成装置1は、図1の構成図に示すように、光書込ユニット2と感光体3と帯電器4と現像器5と除電ランプ6と給紙ユニット7と転写用電極8と分離用電極9と除電ランプ10とクリーニング装置11と搬送ベルト12と定着装置13と制御部14とを備える。なお、画像形成装置は、感光体や中間転写体等の画像担持体に静電潜像を形成する前の帯電やトナー像形成後の除電等の画像形成プロセスにおいて帯電器を用いるものであれば他の構成の印刷装置、複写機、FAX等であってもよい。
As shown in the configuration diagram of FIG. 1, the image forming apparatus 1 according to the first embodiment includes an
光書込ユニット2は、画像処理部20とレーザドライバユニツト21と半導体レーザー22とポリゴンミラー23とスキャナーモータ24とを有する。画像処理部20で入力された画像データをシェーデイング補正、γ変換による階調補正、多値化処理による中間調の再現等により信号処理した後、レーザドライバユニツト21に入力する。レーザドライバユニツト21は、画像処理部20で信号処理された画像データに従って半導体レーザー22を点灯させて、スキャナーモータ24により回転するポリゴンミラー23にレーザー光を照射することにより感光体3の回転方向と垂直方向にレーザー光を走査する。
The
回転方向31の方向に回転する被帯電体としての感光体3は、負の高圧電流を供給されてコロナ放電する帯電器4によって一様に負に帯電され、半導体レーザー22から照射されるレーザー光の走査により静電潜像が形成され、現像器5により現像されてトナー像が顕像化され、表面に残留する負の帯電が除電ランプ6により消去される。
The
給紙ユニット7は、給紙カセット70と給紙ローラー71とレジストセンサー72とレジストローラー73とを有する。給紙カセット70から給紙ローラー71の回転により送られる記録紙は、レジストセンサー72で検出されてレジストローラー73に突き当てた状態で一時停止し、感光体4に現像された画像にタイミングをあわせて、レジストローラー73を回転させることにより感光体3に達する。感光体3に形成されたトナー像は、高電圧発生装置から正の高電圧を供給されている転写用電極8により、感光体3に送られた記録紙に転写される。トナー画像が転写された記録紙は、高電圧発生装置からAC高電圧を供給されている分離用電極9により除電されて感光体3から分離される。
The
転写を完了した感光体3は、残留する電荷を除電ランプ10の照射により除去され、僅かに残留するトナーをクリーニング装置11で掻き取られ、次の画像形成に備える。トナー画像が転写されて感光体3から分離された記録紙は、搬送ベルト12により定着装置13に送られ、定着装置13の上ローラーと下ローラーとの間を通過しながら加圧及び加熱されることによりトナー画像が定着されて排紙される。制御部14は、画像形成装置1の全体の動作を制御する。
After the transfer, the remaining charge is removed by irradiation of the
帯電器4は、図2の断面図に示すように放電ワイヤ40と支持部材41とシールドケース42と放電電源43と加熱部44とを有する。放電ワイヤ40は感光体3に近接して感光体3の表面が移動する方向と直交する方向に張架されて、両端を支持部材41により支持されている。支持部材41は絶縁性の物質で形成され、放電ワイヤ40の感光体3側の面以外を覆うように形成されたシールドケース42の内部に固定されている。放電電源43は放電ワイヤ40と感光体3との間に高電圧を印加して、放電ワイヤ40と感光体3との間にコロナ放電を発生させる。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the
加熱部44は、加熱ワイヤ441と3つの調整抵抗443と加熱電源444とを有する。ニクロムやタンタル等の発熱材料で形成された加熱ワイヤ441は、5〜100μm程度の距離で放電ワイヤ40に沿って隣接して配置され、放電ワイヤ40の支持部材に比較的遠い領域に近接して発熱する中央部の領域442aと、放電ワイヤ40の支持部材に比較的近い領域に近接して発熱する両端部の領域442b及び領域442cとで構成される。加熱ワイヤ441の中央部の領域442aに調整抵抗443aが並列に接続され、加熱ワイヤ441の両端部の領域442b及び領域442cにそれぞれ調整抵抗443b及び443cが並列に接続されている。両端部の調整抵抗443bの抵抗値Rb及び調整抵抗443cの抵抗値Rcは、中央部の調整抵抗443aの抵抗値Raよりも大きい。加熱電源444は、加熱ワイヤ441の両端に電圧を印加して、流れる電流により加熱ワイヤ441をジュール発熱させ、雰囲気の温度を上げることにより隣接する放電ワイヤ40の温度を上げる。放電ワイヤ40と加熱ワイヤ441とを別にすることで、加熱ワイヤ441として発熱に適した材料を用いることができる。
The
放電ワイヤ40が加熱されると、近傍の空気が暖められて放電ワイヤ40付近の圧力が下がる。放電ワイヤ40近傍の圧力Pに放電ワイヤ40と感光体3との距離dを掛けた値が放電電圧となることを示すパッシェンの法則V=P×dによると、放電ワイヤ40の温度を高温にして放電ワイヤ40近傍の圧力Pを下げると放電電力Vが下がるため、オゾン等の生成量を減少させることができる。
When the
加熱ワイヤ441の両端付近の領域442b及び領域442cに印加される電圧は、加熱ワイヤ441の中央部の領域442aに印加される電圧より高くなり、加熱ワイヤ441の両端付近は中央部よりも高温になるため、隣接する放電ワイヤ40の両端付近は中央部よりも加熱されやすくなる。図3(a)に示すように支持部材41を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ40の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、図3(b)に示すように放電ワイヤ40全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ40の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができるとともに、放電ワイヤ40のうち温度の低い領域において放電を行うために必要とされる高い放電電圧が不要になり放電電源43の容量を軽減できる。なお、加熱ワイヤ441を3つの領域に分ける他、複数であれば他の数であってもよい。
The voltage applied to the
この画像形成装置1によれば、放電ワイヤを均一な温度分布にして低い放電電圧で安定して画像を形成することができる。 According to this image forming apparatus 1, it is possible to form an image stably with a low discharge voltage with a uniform temperature distribution of the discharge wires.
第2の実施形態の帯電器450が有する加熱ワイヤ451は、全体的に均一な抵抗値をもち、図4の断面図に示すように中央部の方が両端部よりも放電ワイヤ40との距離が遠くなるように配置される。例えば、両端部の距離d1は5〜100μmであり、中央部の距離d2は両端部の距離d1の2倍〜10倍である。放電ワイヤ40のうち、加熱ワイヤ451との距離が遠い中央部よりも、加熱ワイヤ451との距離が近い両端部の方が加熱されやすい。他の構成は第1の実施形態と同様である。
The
支持部材41を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ40の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、放電ワイヤ40全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ40の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができるとともに、放電ワイヤ40のうち温度の低い領域において放電を行うために必要とされる高い放電電圧が不要になり放電電源43の容量を軽減できる。
The temperature distribution of the
なお、加熱ワイヤ451と放電ワイヤ40との距離は、端部から中央部に向けて直線的に遠くなるようにする他、加熱ワイヤ451を複数の領域に分割して多段的に距離を変化させてもよく、熱伝導量が加熱ワイヤ451と放電ワイヤ40との距離の2乗に反比例することに基づき、加熱ワイヤ451の温度分布に応じて距離を変化させてもよい。
The distance between the
第3の実施形態の帯電器460が有する加熱ワイヤ461は、図5(a)の断面図に示すように、感光体3に近接して感光体3の回転軸方向に沿って直線的に張架されて、両端を支持部材41により支持されており、図5(b)の断面図に示すような中央部の直径d3が、図5(c)の断面図に示すような両端部の直径d4よりも大きい。例えば、中央部の直径d3は両端部の直径d4よりも1.2倍〜2.5倍程度大きくする。加熱ワイヤ461の中央部と両端部とが同一の直径であれば、支持部材41への熱拡散を生じる放電ワイヤ40の両端部が中央部に比べて温度が低くなるのに対し、加熱ワイヤ461の両端部の直径を中央部の直径よりも小さくして両端部の抵抗値を中央部の抵抗値よりも大きくし、加熱ワイヤ461の両端部のジュール発熱を中央部より多くして熱容量の小さい両端部の温度を上がりやすくすることにより、放電ワイヤ40の両端部を加熱されやすくし、支持部材41への熱拡散による温度の低下を補って、放電ワイヤ40全体を均一な温度分布にすることができる。他の構成は第1の実施形態と同様である。なお、加熱ワイヤ461の中央部の抵抗値を両端部に比べて小さくしてジュール発熱量を少なくし、両端部の熱容量を中央部に比べて小さくすれば、例えば、図6に示すように直径の均一な加熱ワイヤ462の中央部のみに別の加熱ワイヤ463を均一に巻きつけたものであってもよい。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 5A, the
支持部材41を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ40の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、放電ワイヤ40全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ40の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができるとともに、放電ワイヤ40のうち温度の低い領域において放電を行うために必要とされる高い放電電圧が不要になり放電電源43の容量を軽減できる。
The temperature distribution of the
第4の実施形態の帯電器470は、図7の断面図に示すように放電ワイヤ471と支持部材41とシールドケース42と放電電源43と放電ワイヤ加熱電源472とを有する。放電ワイヤ471は感光体3に近接して感光体3の表面が移動する方向と直交する方向に張架されて、両端を支持部材41により支持され、両端部の近傍には1巻きの螺旋領域473をもち、両端の螺旋領域473の間には直線領域474をもつ。支持部材41は、放電ワイヤ471の感光体3側の面以外を覆うように形成されたシールドケース42に固定されている。放電電源43は放電ワイヤ471と感光体3との間に高電圧を印加して、放電ワイヤ471と感光体3との間にコロナ放電を発生させる。放電ワイヤ加熱電源472は、放電ワイヤ471の両端に電圧を印加して、流れる電流により放電ワイヤ471をジュール発熱させる。螺旋構造により放電ワイヤ471が近接して密になる螺旋領域473は、発生した熱が集中して温度上昇することにより抵抗値が大きくなりジュール発熱量が増してさらに温度上昇するため、直線領域474よりも加熱されやすく、放電ワイヤ471の両端部における支持部材41への熱拡散による温度の低下を補って、放電ワイヤ471全体を均一な温度分布にすることができる。他の構成は第1の実施形態と同様である。
The charger 470 of the fourth embodiment includes a
支持部材41を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ471の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、放電ワイヤ471全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ471の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができる。放電ワイヤ471全体の温度分布が均一な場合には、放電ワイヤ471の中央部に局所的に高温に発熱する領域がある場合と比べ、放電ワイヤ471全体の抵抗値が大きくなり、放電ワイヤ471全体を所定の温度に上昇させるために必要な電流密度が小さくなるため、放電ワイヤ471に許容される電流密度に対して実際の電流密度に余裕が生じ、放電ワイヤ471の電流による劣化を防止して放電特性を長期間安定化できる。放電ワイヤ471の温度分布を均一化すると放電電圧を下げられるため放電電源43の容量を軽減できる。
The temperature distribution of the
放電ワイヤ471が熱膨張及び熱収縮する場合、螺旋領域473が径方向に変移して直線領域474を直線に沿う方向に変移させるため、直線領域474と直交する方向への変位を少なくでき、放電ワイヤ471と感光体3との距離を維持して放電特性を維持できる。高温になった放電ワイヤ471の熱膨張及び熱収縮を螺旋領域473で吸収することにより、放電ワイヤ471の高温で脆弱となった部分へ機械的ストレスが加わることを防止して断線を防止できる。
When the
放電ワイヤの製造における、線材原料中の不純物、線引き時の温度、焼きなまし、温度分布、テンション、回転、ねじれ、巻き取り、表面研磨等の製造条件、表面の傷、結晶のならび、結晶粒界の析出物等が要因となり、高温度で発熱した放電ワイヤは、結晶面角度等に応じての線形の細りやねじれを生じやすく、過剰発熱した放電ワイヤは、結晶欠陥、不純物の結晶粒界への析出、ねじれの残留応力の潜在的な要因により、結晶粒界面ですべりを発生する等により断線を発生しやすい。例えば図8(a)に示すようなタングステン結晶粒界をもつ放電ワイヤ475は、図8(b)に示すような結晶粒界面で発生するすべり等により断線を発生しやすい。高温になった放電ワイヤ475の熱膨張及び熱収縮を螺旋領域473で吸収することにより、放電ワイヤ475の高温で脆弱となった部分へ機械的ストレスが加わることを防止して断線を防止できる。
In the production of discharge wires, impurities in the wire material, temperature at the time of drawing, annealing, temperature distribution, tension, rotation, twisting, winding, surface polishing, etc., manufacturing conditions, surface scratches, crystal alignment, grain boundary Due to precipitates, etc., discharge wires that generate heat at high temperatures tend to cause linear thinning and twisting depending on the crystal plane angle, etc., and discharge wires that generate excessive heat cause crystal defects and impurities to crystal grain boundaries. Due to potential factors of precipitation and torsional residual stress, disconnection is likely to occur due to slippage at the grain interface. For example, a
螺旋領域473で熱膨張及び熱収縮を緩和するため振動を抑制でき、外部振動による共振を増幅させないため放電特性を安定させることができる。より大きな張力で維持する場合は、図9に示すように放電ワイヤ471の両端部を複数の螺旋を重ねたスプリング状の螺旋領域476とすることが望ましい。さらに、第1の実施形態から第3の実施形態の帯電器に、支持部材41により支持された両端部に螺旋領域473を有する放電ワイヤ471と放電ワイヤ加熱電源を併設することにより、さらに放電ワイヤ471全体の温度分布を均一にできる。
The vibration can be suppressed because the thermal expansion and contraction are relaxed in the
第5の実施形態の帯電器は、図10の断面図に示すように表面に触媒材料層482をもつ放電ワイヤ481を第1から第4の実施形態の帯電器に使用したものである。放電ワイヤ481表面の触媒材料層482は、貴金属元素、アルカリ類酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、それらの複合材料、例えばPt、Pd、Rh、TiO2、SnO2を、液相めっき、電着、静電塗布、蒸着、スパッタリング、CVD等の方法で、ナノメートルからマイクロメートル程度の薄膜状に形成される。
In the charger of the fifth embodiment, a
触媒材料層482を設けることで、放電ワイヤ481近傍で生成されるオゾン、NOx、SOx等を発生源近くで分解できるため拡散を防止でき、オゾン、NOx、SOx等が水分と結合して2次生成物質を発生させることを防止できる。また、触媒材料層482を加熱ワイヤにより加熱することで触媒作用を活性化させやすい。第1から第4の実施形態において放電ワイヤを均一な温度分布にさせることができるため、放電ワイヤを500℃程度まで高温度にでき、触媒材料層の活性度を高められる。触媒材料層をもつため、放電ワイヤをタングステンで形成する他、ステンレスや、電熱材料として適格なニクロム、タンタル等で形成してもよい。
By providing the
なお、触媒材料層482における触媒作用の効率を高めるため、触媒材料層482の表面を凹凸形状としたり多孔構造とすることにより表面積を大きくすることが望ましく、さらに、放電ムラで剥離を生じないように凹凸形状や多孔構造を緻密化することが望ましい。
Note that in order to increase the efficiency of the catalytic action in the
加熱された放電ワイヤ481は内部から外部へ温度が低くなることから、触媒材料層482を、内側の金属酸化物ZnOの層と外側の貴金属Pdの層との積層構造とし、400℃付近の比較的高温で触媒作用の効率が高い金属酸化物ZnOでNOxを分解し、350℃付近の比較的低温で触媒作用の効率が高い貴金属Pdでオゾンを分解するようにするとよい。
Since the temperature of the
なお、第1から第3の実施形態の加熱ワイヤの表面に触媒材料層を形成してもよく、幅射熱を多少うけて温度上昇するシールドケース42の内面に触媒材料層を形成してもよい。放電ワイヤ近傍で生成されるオゾン、NOx、SOx等の発生量が多い場合、シールドケースを加熱したり、放電生成物をファンでシールドケースの触媒材料層にあてて分解することにより、オゾン、NOx、SOx等を積極的に分解できる。
In addition, a catalyst material layer may be formed on the surface of the heating wire of the first to third embodiments, or a catalyst material layer may be formed on the inner surface of the
第6の実施形態の帯電器は、図11の構成図に示すように第1の実施形態の帯電器4において、第1の環境計測センサ491と第2の環境計測センサ492と加熱制御部493とを有する。第1の環境計測センサ491は放電ワイヤ40の近傍の温度及び湿度を計測する。第2の環境計測センサ492は画像形成装置の外部の温度及び湿度を計測する。加熱制御部493は、第1の環境計測センサ491により、低温かつ乾燥した状態が計測された場合、または高温かつ多湿の状態が計測された場合には放電ワイヤ40の温度を上昇させてオゾン、NOx等の分解を促進し、低温かつ多湿の状態や高温かつ乾燥した状態が計測された場合には、放電ワイヤ40の温度を下げる。
As shown in the configuration diagram of FIG. 11, the charger of the sixth embodiment is similar to the
放電ワイヤ40の近傍の環境に依存して放電ワイヤ40の温度を制御することにより放電特性を安定化できる。放電ワイヤ40の近傍の環境が急変しやすい画像形成装置の始動時に、第1の環境計測センサ491及び第2の環境計測センサ492により画像形成装置の内外の環境を詳細に計測することにより、放電ワイヤ40の温度を制御して放電特性を安定化することができる。第2の環境計測センサ492により画像形成装置の外部の環境をあらかじめ計測し、外部の環境が放電ワイヤ40の近傍の環境に与える変化を事前予測するようにするとよく、例えば、外部の温度が低下した場合には、内部の温度の低下を予測して加熱電源444を加熱制御部493で制御し加熱ワイヤ441の温度を上げて、放電ワイヤ40の温度を上昇させたり、外部の温度が上昇した場合には、内部の温度の上昇を予測して放電ワイヤ40の温度を低下させるとよい。また、加熱制御部493により現像サイクル間隔で間欠的に加熱ワイヤ441への電力供給を付加してもよく、最小の発熱量で放電ワイヤ40を加熱することにより省電力の画像形成装置を構成できる。
The discharge characteristics can be stabilized by controlling the temperature of the
なお、環境計測センサは、温度及び湿度を計測する他、水分密度、ガス、圧力、気流、炭化水素濃度等を計測するようにし、放電ワイヤ40の近傍の環境と画像形成装置の外部の環境とを計測し、あらかじめ画像形成装置の外部の環境を計測して、放電ワイヤ40の近傍の環境の変化を事前予測するようにしてもよい。
The environmental measurement sensor measures temperature and humidity, and also measures moisture density, gas, pressure, airflow, hydrocarbon concentration, etc., and the environment near the
放電ワイヤ40を均一な温度分布にできるためオゾンやNOxの分解効率が高く、熱容量の大きなケーシングを加熱してオゾンやNOxの分解を補助する必要がなく、感光体への熱影響を抑制できる。なお、分解温度の異なるオゾン及びNOxの濃度を成分ごとに環境計測センサ491及び環境計測センサ492で計測し、計測結果に基づいて加熱制御部493によりオゾンとNOxとのうち高濃度のものの分解温度に放電ワイヤ40の温度を制御すると、より効果的に分解することができるとともに、放電ワイヤ40の温度が均一に維持されていることからオゾン及びNOxをそれぞれの分解温度で効率よく分解できる。支持部材41を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ40の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、放電ワイヤ40全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ40の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができるとともに、放電ワイヤ40のうち温度の低い領域において放電を行うために必要とされる高い放電電圧が不要になり放電電源43の容量を軽減できる。
Since the
1;画像形成装置、2;光書込ユニット、3;感光体、4;帯電器、5;現像器、
6;除電ランプ、7;給紙ユニット、8;転写用電極、9;分離用電極、
10;除電ランプ、11;クリーニング装置、12;搬送ベルト、13;定着装置、
14;制御部、20;画像処理部、21;レーザドライバユニツト、
22;半導体レーザー、23;ポリゴンミラー、24;スキャナーモータ、
31;回転方向、40;放電ワイヤ、41;支持部材、42;シールドケース、
43;放電電源、44;加熱部、70;給紙カセット、71;給紙ローラー、
72;レジストセンサー、73;レジストローラー、441;加熱ワイヤ、
442;領域、443;調整抵抗、444;加熱電源、450;帯電器、
451;加熱ワイヤ、460;帯電器、461;加熱ワイヤ、462;加熱ワイヤ、
463;加熱ワイヤ、470;帯電器、471;放電ワイヤ、
472;放電ワイヤ加熱電源、473;螺旋領域、474;直線領域、
475;放電ワイヤ、476;螺旋領域、481;放電ワイヤ、482;触媒材料層、
491;第1の環境計測センサ、492;第2の環境計測センサ、493;加熱制御部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Image forming apparatus, 2; Optical writing unit, 3; Photoconductor, 4; Charger, 5; Developer
6; static elimination lamp, 7; paper feeding unit, 8; transfer electrode, 9; separation electrode,
10; Static elimination lamp, 11; Cleaning device, 12; Conveying belt, 13; Fixing device,
14; control unit, 20; image processing unit, 21; laser driver unit,
22; semiconductor laser, 23; polygon mirror, 24; scanner motor,
31; rotating direction; 40; discharge wire; 41; support member; 42; shield case;
43; discharge power source, 44; heating unit, 70; paper feed cassette, 71; paper feed roller,
72; registration sensor, 73; registration roller, 441; heating wire,
442; area, 443; adjusting resistor, 444; heating power source, 450; charger,
451; heating wire, 460; charger, 461; heating wire, 462; heating wire,
463; heating wire, 470; charger, 471; discharge wire,
472; discharge wire heating power source, 473; spiral region, 474; linear region,
475; discharge wire, 476; spiral region, 481; discharge wire, 482; catalyst material layer,
491; 1st environmental measurement sensor, 492; 2nd environmental measurement sensor, 493; Heating control part.
Claims (7)
前記支持部材は、前記放電ワイヤを被帯電体に近接して張架し、
前記放電電源は、前記放電ワイヤと前記被帯電体との間に電圧を印加し、
前記放電ワイヤは、前記被帯電体との間で放電を起こし、
前記加熱手段は、加熱ワイヤと該加熱ワイヤに電流を流して発熱させる加熱電源とを備え、
前記加熱ワイヤは、前記放電ワイヤの前記支持部材に比較的近い領域に近接して発熱する加熱部と前記放電ワイヤの前記支持部材から比較的遠い領域に近接して発熱する加熱部とを有し、前記放電ワイヤの前記支持部材に比較的近い領域を前記放電ワイヤの前記支持部材から比較的遠い領域より高い温度で加熱することを特徴とする帯電器。 A support member, a discharge wire, a discharge power source, and heating means;
The support member stretches the discharge wire in the vicinity of an object to be charged,
The discharge power source applies a voltage between the discharge wire and the object to be charged,
The discharge wire causes a discharge with the object to be charged,
The heating means includes a heating wire and a heating power source that generates heat by passing a current through the heating wire,
The heating wire has a heating part that generates heat in the vicinity of a region relatively close to the support member of the discharge wire and a heating unit that generates heat in a region relatively far from the support member of the discharge wire. The charger is characterized in that a region relatively close to the support member of the discharge wire is heated at a higher temperature than a region relatively far from the support member of the discharge wire.
前記放電ワイヤは、前記支持部材の近傍に螺旋形状を有する領域と、前記支持部材から比較的遠い直線形状の領域とを有する請求項1又は請求項2に記載の帯電器。 A discharge wire heating power source for generating heat by passing a current through the discharge wire;
3. The charger according to claim 1, wherein the discharge wire includes a region having a spiral shape in the vicinity of the support member, and a region having a linear shape relatively far from the support member.
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